農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策研究

潘庭杰，劉建文，馮仁澤，伍詠梅，陳大春

(四川省甘孜藏族自治州職業(yè)技術(shù)學(xué)校，四川 康定 626100)

1 研究背景

中國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)資源豐富，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)歷史悠久，有集約耕作的傳統(tǒng)，農(nóng)村人口近8億[1]。數(shù)年來，中國用10%的耕地養(yǎng)活了20%的人口。目前，中國是世界上最大的谷物、棉花、水果、蔬菜、肉類、家禽、蛋類和水產(chǎn)品生產(chǎn)國[2]。

我國農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，糧食產(chǎn)量增加，氣候變化都正在給世界許多地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重問題，氣候變化是全球糧食安全的一個(gè)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)，溫度每升高1～3℃，許多國家產(chǎn)量下降，通貨膨脹加劇[3]。

我國目前農(nóng)業(yè)的發(fā)展造成了陸地和水生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重退化；傳統(tǒng)養(yǎng)殖和集約化養(yǎng)殖在糞便及排泄物管理方面存在明顯缺陷，導(dǎo)致大量養(yǎng)分流失到環(huán)境中，影響生態(tài)系統(tǒng)和人類健康[4]。長江中發(fā)現(xiàn)60%的磷與30%的氮是來自畜牧業(yè)，在中國黃河中發(fā)現(xiàn)的氮與磷60%均是來自畜牧業(yè)[5]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是水的污染的主要來源，約占釋放到地表水和地下水的氮的1/3；據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，超過40%的河流受到嚴(yán)重污染，80%的湖泊遭受富營養(yǎng)化[6]。約20%的農(nóng)用地、10%的林地和10%的草原已被無機(jī)和有機(jī)污染物污染。

中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展面臨諸多威脅，如：溫室氣體排放就是其中典型之一。在缺乏預(yù)防措施的情況下，預(yù)計(jì)到2030年全球溫室氣體排放將在2010年的水平上增加30%，到2050年將增加87%。過度使用氮和磷等營養(yǎng)物質(zhì)造成的環(huán)境污染、水質(zhì)變差和溫室氣體排放以及氣候變化都是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)物。目前糧食安全、環(huán)境污染、水、土富營養(yǎng)化及氣候變化等問題是發(fā)展綠色可持續(xù)農(nóng)業(yè)最大的挑戰(zhàn)。而只有農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展才是解決環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)退化的主要措施。

2 農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究現(xiàn)狀

2.1 政府重視農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

我國對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展高度重視，對(duì)糧食安全尤為重視。習(xí)近平總書記曾經(jīng)說過“我們的飯碗要牢牢的端在我們中國人自己手里”。1978年以來，中國逐步實(shí)行改革開放政策，農(nóng)業(yè)改革發(fā)展步伐加快[7]。特別是近年來，政府將農(nóng)村地區(qū)和小農(nóng)農(nóng)業(yè)的研究工作放在首位[8]，從“根”上解決“三農(nóng)”問題為目的，在十八屆五中全會(huì)提出“綠色發(fā)展”口號(hào)。

2.2 農(nóng)藥殘留

農(nóng)藥殘留污染空氣，對(duì)人類健康有潛在的危害。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的簡化和殺蟲劑的應(yīng)用對(duì)非目標(biāo)生物的影響可能是造成農(nóng)業(yè)地區(qū)生物多樣性嚴(yán)重喪失的主要原因，從而減少了對(duì)蟲害的自然調(diào)節(jié)，增加了蟲害襲擊的風(fēng)險(xiǎn)[9]。此外，基于化學(xué)藥品對(duì)蟲害的控制，長時(shí)間可能形成對(duì)殺蟲劑有抗性的蟲害生物型，可能會(huì)對(duì)以后中長期的蟲害防控造成嚴(yán)重威脅[10]。Bukovinszky T等人認(rèn)為在部分地方，通過對(duì)植物種類合理搭配可以成為減少農(nóng)藥使用和增強(qiáng)生物多樣性的有效方法。農(nóng)藥施用過量的危害較多，如：污染農(nóng)產(chǎn)品，害蟲產(chǎn)生耐藥性，土壤及水源污染。而值得一提的是“百草枯”的施用，它可以直接殺死土壤里的微生物與土壤動(dòng)物，結(jié)果是土壤失去生產(chǎn)能力。

2.3 種養(yǎng)結(jié)構(gòu)失衡

目前的發(fā)展?fàn)顩r是，作物和動(dòng)物生產(chǎn)并不總是能很好地結(jié)合在一起。較大規(guī)模的養(yǎng)殖基地，勢(shì)必會(huì)集中產(chǎn)生大量的畜禽糞便。在過去，畜禽糞便是很好的肥料并且被廣泛使用。但是，今天的現(xiàn)狀可能并非如此。因此，畜禽糞中的養(yǎng)分可能會(huì)流失到環(huán)境中，而并非用于農(nóng)田作物，畜禽生產(chǎn)是造成農(nóng)業(yè)污染的一個(gè)極為重要的因素。我國畜禽糞便年排泄量約為38億t，但綜合利用效率不到60%。我國畜牧業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)排放總氮貢獻(xiàn)率為44%，化學(xué)需氧量的貢獻(xiàn)率為96%。這些都是氣候變化的重要因素，我國在動(dòng)物糞便管理方面缺乏適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和措施，而且中國畜牧業(yè)和農(nóng)作物生產(chǎn)的脫節(jié)是綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的最大障礙之一。

影響中國動(dòng)物糞肥施用管理不善的關(guān)鍵因素是缺乏可用勞動(dòng)力將糞肥從生產(chǎn)地運(yùn)到田間并用于田間植物施用[11]。人們也不愿意在作物或蔬菜上使用糞肥漿或分離糞肥的液體部分，因?yàn)槿藗冋J(rèn)為其中存在重金屬和病原體污染的問題。然而，Pandey P K，Alfa M I，Manyi-Loh C E等人研究認(rèn)為畜禽排放物經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚恚缍逊屎蛥捬鯘a制以后，可以在田間施用前顯著降低肥料中的有害病原菌數(shù)量。此外，為了進(jìn)一步將致病菌減少到顯著水平，Tong B等研究表明首選技術(shù)可能是容器內(nèi)堆肥，因?yàn)樗鼫p少了抗生素和抗生素耐藥基因，以及氨和溫室氣體。

2.4 化學(xué)肥料的濫用

自上世紀(jì)90年代以來，世界上生產(chǎn)與消耗化肥、塑料薄膜、殺蟲劑最多的國家就是中國[12]。因此，由于在同一時(shí)期內(nèi)過量使用氮肥和其他化學(xué)投入物，造成空氣污染、導(dǎo)致氮沉積增加、土壤酸化和水污染等環(huán)境問題已被廣泛報(bào)道。

隨著人口不斷增加，對(duì)糧食產(chǎn)量需求越來越多，而種植者只能利用大量的氮、磷、鉀等化學(xué)肥料。而大量化學(xué)肥料用在土壤后，土壤富營養(yǎng)化、地下水受到污染，造成營養(yǎng)元素流失等后果。預(yù)計(jì)2020年，氮、磷和鉀的總損失將進(jìn)一步增加15%、12%和22%。

3 農(nóng)業(yè)綠色持續(xù)發(fā)展應(yīng)對(duì)措施

3.1 健全監(jiān)督機(jī)制

在中國，較為成熟的機(jī)制正逐步形成。例如，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)國家農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究院的成立是一項(xiàng)新的創(chuàng)新行動(dòng)，旨在將學(xué)術(shù)研究與農(nóng)民社區(qū)以及國際組織聯(lián)系起來，探索綜合解決方案。

農(nóng)業(yè)部門應(yīng)健全規(guī)劃與監(jiān)督等相關(guān)機(jī)制。在各地分區(qū)域促進(jìn)畜牧企業(yè)和種植農(nóng)場之間的這種規(guī)模的再掛鉤。在較大的空間范圍內(nèi)，依據(jù)農(nóng)民需要與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要協(xié)調(diào)規(guī)劃確定最優(yōu)區(qū)域選址新畜牧企業(yè)，重新組織畜牧和種植企業(yè)的區(qū)域安排。例如，基于區(qū)域內(nèi)種植業(yè)可接受最大肥料養(yǎng)分量，和考慮水源保護(hù)區(qū)、畜牧生產(chǎn)區(qū)域、生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)域，確保新設(shè)立的畜牧企業(yè)和相關(guān)堆肥工廠配備足夠的基礎(chǔ)設(shè)施，以確保環(huán)境負(fù)擔(dān)。

3.2 建立新型高等教育體系，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展

2019年9月，習(xí)近平總書記在致全國涉農(nóng)高校校長及相關(guān)專家的信中指出，中國的現(xiàn)代化離不開農(nóng)業(yè)和農(nóng)村現(xiàn)代化。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村現(xiàn)代化，最重要的是人才和科技。隨著生物技術(shù)、信息技術(shù)、工程技術(shù)、管理科學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)等學(xué)科的廣泛滲透和融合，新興學(xué)科迅速涌現(xiàn)，為農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇。

面對(duì)這一重大變化，改造舊學(xué)科體系，構(gòu)建“農(nóng)業(yè)科學(xué)新學(xué)科體系”，已成為新時(shí)期高等農(nóng)業(yè)教育改革的迫切和首要目標(biāo)。“新農(nóng)業(yè)科學(xué)”的創(chuàng)新領(lǐng)域包括綠色發(fā)展、智能農(nóng)業(yè)、生物技術(shù)、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)村建設(shè)等。新的農(nóng)業(yè)科學(xué)學(xué)科體系應(yīng)注重糧食安全、農(nóng)村振興、生態(tài)文明、人類健康和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)業(yè)大學(xué)需要在高等農(nóng)業(yè)教育、科技創(chuàng)新和社會(huì)服務(wù)方面建設(shè)新的人才培養(yǎng)方案。建設(shè)“農(nóng)業(yè)科學(xué)新學(xué)科體系”是新時(shí)期農(nóng)業(yè)高等教育體系的發(fā)展與重筑，以滿足扶貧開發(fā)、鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設(shè)、建設(shè)美麗幸福中國的戰(zhàn)略需要。

3.3 優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)減少化學(xué)肥料使用

植物生產(chǎn)出的食品占全世界食物消費(fèi)的85%左右，它是人類食物的主要來源。植物性食物包括谷類作物、糖料作物、水果和蔬菜和油料作物。從1960年到2014年糧食產(chǎn)量增加了3倍多，但這種生產(chǎn)消耗了全球每年氮肥使用量的近1/3。

在大多數(shù)現(xiàn)有的系統(tǒng)中，作物氮素供應(yīng)的很大一部分來自于土壤有機(jī)質(zhì)的礦化，然后再加上肥料氮。然而，從礦化到農(nóng)田的氮素供應(yīng)變化很大，在規(guī)劃施肥時(shí)很少考慮到這一點(diǎn)。遙感技術(shù)現(xiàn)在提供了以越來越高的分辨率監(jiān)測作物生長和發(fā)育的機(jī)會(huì)。冠層反射率可作為衡量作物組織中氮濃度的指標(biāo)，肥料推薦值可根據(jù)作物氮素含量的變化進(jìn)行調(diào)整。

大量的氮淋溶進(jìn)入水體，留在土壤，或通過氨揮發(fā)失去了，創(chuàng)造了一個(gè)不穩(wěn)定的惡性循環(huán)環(huán)境，因此環(huán)境受損加重，而實(shí)現(xiàn)作物綠色生產(chǎn)對(duì)于應(yīng)對(duì)確保糧食安全和環(huán)境保護(hù)的挑戰(zhàn)至關(guān)重要。這包括開發(fā)新的作物品種、新的肥料和綠色農(nóng)藥，建立綜合的土壤-作物管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)輪作和間作的種植制度，以實(shí)現(xiàn)糧食生產(chǎn)的可持續(xù)集約化，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、高資源利用效率和環(huán)境恢復(fù)力。必須實(shí)現(xiàn)作物綠色生產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本轉(zhuǎn)換，從傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、高資源消耗和高環(huán)境成本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向現(xiàn)代化集約化的、高資源利用率、低環(huán)境成本高產(chǎn)出的現(xiàn)代綠色可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。綠色作物生產(chǎn)包括但不限于對(duì)綠色產(chǎn)品進(jìn)行投入、管理和輸出。例如，種植制度的重新設(shè)計(jì)將涉及提高土壤肥力和土壤健康，這兩者都是提供大量高質(zhì)量食品(產(chǎn)品)的基礎(chǔ)，即提高土壤肥力和土壤健康。在維持生物多樣性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)糧食和營養(yǎng)安全，這是要增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)功能的基本要求。

3.4 逆轉(zhuǎn)土壤與水的退化

農(nóng)業(yè)土地管理不善是中國土壤和水退化的主要原因。土壤退化原因主要是侵蝕，陡坡的種植和過度放牧。非常成功的坡地保護(hù)模式是“退耕還林”計(jì)劃，顯著減少了水土流失，水土流失造成的土壤流失已經(jīng)連續(xù)10多年持續(xù)下降。

3.5 推廣低碳農(nóng)業(yè)

農(nóng)業(yè)對(duì)人類和生態(tài)系統(tǒng)健康的嚴(yán)重影響導(dǎo)致了空氣質(zhì)量差，這使得國家出臺(tái)了具體的計(jì)劃來解決主要的農(nóng)業(yè)排放。在中國，以人為本，凡是對(duì)人類健康有影響，就是政策驅(qū)動(dòng)的一個(gè)重要因素。因?yàn)榘迸c大氣中的其他化合物相互作用，形成小的可吸入顆粒物，特別是在城市地區(qū)，導(dǎo)致嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病[13]。導(dǎo)致了對(duì)來自農(nóng)業(yè)的不同溫室氣體排放源、種植和畜牧業(yè)的總體碳足跡以及各種緩解戰(zhàn)略的潛在貢獻(xiàn)和成本的改進(jìn)估計(jì)。其中包括Nayak等人、Wang等人以及Zhang等人的作品。從這些研究和其他研究中得出的一個(gè)關(guān)鍵結(jié)論是，提高肥料的氮素利用率，減少氮素?fù)p失，通常是對(duì)減少農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳足跡做出最大貢獻(xiàn)的因素。這些結(jié)論反映出現(xiàn)實(shí)，即非溫室氣體NO和甲烷具有非常大的溫室變暖潛力。在低碳發(fā)展的大背景下，認(rèn)識(shí)到這些來自農(nóng)業(yè)的非溫室氣體排放的重要性對(duì)于政策制定者來說是極其重要的。最近的一項(xiàng)研究表明，盡管作物產(chǎn)量增加而在土壤中封存了碳，使根和作物殘?bào)w中沉積了額外的有機(jī)碳，但在同等基礎(chǔ)上表達(dá)時(shí)，與管理措施相關(guān)的溫室氣體排放量比額外的土壤碳封存大12倍[14]。農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展必然要發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，減少碳及氨的排放。

4 結(jié)論

中國農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)是協(xié)調(diào)“綠色”與“發(fā)展”，要實(shí)現(xiàn)當(dāng)前資源消耗大、環(huán)境成本高的農(nóng)業(yè)向生產(chǎn)力高、資源利用效率高、環(huán)境影響低的綠色農(nóng)業(yè)和綠色農(nóng)村的轉(zhuǎn)變。而農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的3個(gè)關(guān)鍵方面包括跨學(xué)科創(chuàng)新、全食物鏈改善和區(qū)域解決方案；4個(gè)主題分別是綠色作物生產(chǎn)系統(tǒng)、動(dòng)物-作物綜合生產(chǎn)系統(tǒng)、綠色食品產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)、農(nóng)村環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。此觀點(diǎn)與前人研究的觀點(diǎn)一致，土壤-作物系統(tǒng)管理是由Chen等人和Zhang等人首先提出的，作為一種以更少的投入和更少的污染生產(chǎn)更多糧食的創(chuàng)新模式。通過優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)由單一向多元化轉(zhuǎn)變，發(fā)展動(dòng)物-作物一體化生產(chǎn)體系。養(yǎng)分循環(huán)可以在耕地農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)之間耦合，以提高整個(gè)食物鏈中養(yǎng)分的利用效率，通過禁止糞便亂排放、改進(jìn)糞便的收集和貯存、改進(jìn)糞便的施用方法，可以顯著減少肥料的養(yǎng)分損失(約27%～56%)和肥料的投入(約27%～100%)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，中國當(dāng)前的肥料管理政策、補(bǔ)貼和研究應(yīng)該從單純的堆肥或消化研究轉(zhuǎn)向整個(gè)肥料管理鏈的研究。具體可以采取這些措施：一是在種植土壤中添加有機(jī)質(zhì)，替代化肥，減少不良肥料管理措施對(duì)環(huán)境的影響，以及提高作物生產(chǎn)的可持續(xù)性和食品安全性；二是減少污染源，恢復(fù)田間和區(qū)域水平的養(yǎng)分平衡，提供新的技術(shù)指導(dǎo)；三是建全綠色生態(tài)環(huán)境指標(biāo)體系，建立監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，制定重點(diǎn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境門檻，并供強(qiáng)有力的治理和監(jiān)管的新法規(guī)。這些做法可以成為許多旨在增強(qiáng)可持續(xù)性的不斷發(fā)展的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的組成部分，例如保護(hù)農(nóng)業(yè)、可持續(xù)集約化、氣候智能型農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)生態(tài)和精準(zhǔn)有機(jī)農(nóng)業(yè)。